微型計(jì)算機(jī)發(fā)展過(guò)程-Read

1、第一章計(jì)算機(jī)發(fā)展過(guò)程教學(xué)內(nèi)容：1、計(jì)算機(jī)的發(fā)展過(guò)程，發(fā)展趨勢(shì)。2單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程、趨勢(shì)、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用。本章重點(diǎn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)的概念，單片機(jī)發(fā)展過(guò)程及發(fā)展趨勢(shì)。教學(xué)要求：通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握單片機(jī)的概念，對(duì)單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程、發(fā)展趨勢(shì)、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用，有初步了解。教 案：第一節(jié)計(jì)算機(jī)發(fā)展過(guò)程1、計(jì)算機(jī)發(fā)展過(guò)程微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展同其它事物發(fā)展一樣， 經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程，幾代人為此付出了畢生精力：計(jì)算機(jī)作為一種計(jì)算的工具，它的雛形最早可追溯到中國(guó)古代的算盤(pán)、17世紀(jì)中葉法國(guó)著名數(shù)學(xué)家巴斯卡爾（B.PascaD發(fā)明并制造的機(jī)械式的加法器、17世紀(jì)后半 期由德國(guó)數(shù)學(xué)家菜布尼茲系統(tǒng)提出了二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算法則并制造機(jī)械齒

2、輪計(jì)算器踏 著這些先驅(qū)者為計(jì)算機(jī)開(kāi)拓的道路，到 20世紀(jì)，計(jì)算機(jī)進(jìn)入了迅猛發(fā)展的時(shí)代。當(dāng)今社 會(huì)，計(jì)算機(jī)已成為人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的基本工具。世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)是在1946年由美國(guó)賓夕法尼大學(xué)研制（研制第一臺(tái)計(jì)算機(jī)是由 于戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，二戰(zhàn)期間，美軍面臨許多計(jì)算問(wèn)題，為此美國(guó)不惜投入了大量的人力和財(cái) 力。第一臺(tái)計(jì)算機(jī)，占地面積為150m2,使用了 18800個(gè)電子管、1500個(gè)繼電器，重30000Kg, 140Kw操作維護(hù)人員上萬(wàn)，設(shè)計(jì)者是美國(guó)的?？颂睾湍死?。計(jì)算機(jī)的發(fā)展如表1所示:表1計(jì)算機(jī)發(fā)展過(guò)程時(shí)間起始古代1946195819641971結(jié)束1946195819641971至今時(shí)代計(jì)

3、算機(jī)誕生第一代第二代第三代現(xiàn)代特點(diǎn)計(jì)算機(jī)雛形電子管晶體管集成電路CPU從計(jì)算機(jī)的發(fā)展過(guò)程可以看出，計(jì)算機(jī)的發(fā)展實(shí)際上是隨邏輯元件和電子制造工藝的發(fā)展而發(fā)展。從計(jì)算機(jī)誕生至今雖然只有 50 多年，但計(jì)算機(jī)的性能價(jià)格比提高了千萬(wàn)倍，這主要 體現(xiàn)在速度提高了千萬(wàn)倍， 存儲(chǔ)容量提高了千萬(wàn)倍， 體積縮小了千萬(wàn)倍， 軟件性能提高了 百萬(wàn)倍而價(jià)格降低為萬(wàn)分之幾。目前，在世界各行業(yè)中，發(fā)展速度最快的是計(jì)算機(jī)行業(yè)， 計(jì)算機(jī)正在改變?nèi)嗣竦纳罘绞?，人民的生活與計(jì)算機(jī)息息相關(guān)。2、計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì) 一方面計(jì)算機(jī)向著高速、智能化的超級(jí)巨型機(jī)的方向發(fā)展，另一方面向著微型機(jī)的 方向發(fā)展。巨型機(jī)主要用于大型科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)以及

4、超高速數(shù)學(xué)計(jì)算， 它的研制水平標(biāo)志 著一個(gè)國(guó)家的科學(xué)技術(shù)和工業(yè)民展的程度，象征著一個(gè)國(guó)家的實(shí)力。微型計(jì)算機(jī)是把構(gòu)成計(jì)算機(jī)的主要部件（CPU，存儲(chǔ)器，I/O 口）集成一塊芯片上， 用于嵌入或控制系統(tǒng)。 1971年誕生的，第一代微處理器是 4004，第二代微處理器是 Z80， 第三代微處器是 8086、8086、80286，第四代微處理器 80386、80486、Pentium、Pentium4， 第五代微處理器是具有 RISC 微處理器芯片。第二節(jié) 單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程在微型計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展過(guò)程中， 單片微型機(jī)異軍突起， 發(fā)展極為迅速。從 1976年至 今不到三十年的時(shí)間里， 單片機(jī)作為嵌入式微控制器

5、已廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)， 與人民的生 活緊密相連，據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在全世界平均每 6 人就有一片單片機(jī)，美國(guó)已達(dá)平均每人擁有 69 片單片機(jī)。1、單片機(jī)定義在一塊芯片上集成了構(gòu)成計(jì)算機(jī)的基本部件 （中央處理器CPU、存儲(chǔ)器、RAM/ROM、 I/O 接口），這種芯片叫單片機(jī)。最早單片機(jī)的英文是： Sing Chip Microcomputer 簡(jiǎn)稱 SCM ，隨著 SCM 在技術(shù)上， 體系結(jié)構(gòu)及功能上不斷擴(kuò)展， 國(guó)際上已將單片機(jī)采用 Micro Controller Unit （簡(jiǎn)稱為： MCU ）來(lái)替代，形成了單片機(jī)界公認(rèn)的、統(tǒng)一的名詞。2、單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程 第一代：?jiǎn)纹瑱C(jī)探索階段1976-1978

6、年，以 INTEL 公司的 MCS-48 為代表。 第二代：?jiǎn)纹瑱C(jī)完善階段1978-1982 年， INTEL 公司在 MCS-48 基礎(chǔ)上推出了完善的、典型的單片機(jī)系列MCS-51。 第三代，微控制器形成階段1982-1990年， 8 位單片機(jī)的鞏固民展及 16 位單片機(jī)的推出。 第四代：微控制器百花齊放階段1990-至今，微控制器的全面發(fā)展發(fā)展階段，隨著單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域全面、深入發(fā) 展和應(yīng)用，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強(qiáng)運(yùn)算能力的 8位/16 位/32位通用型 單片機(jī)，以 及小型廉價(jià)的專用型單片機(jī)。3、單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 8 位， 32位機(jī)型是單片機(jī)發(fā)展趨勢(shì)從數(shù)據(jù)總線的位數(shù)看：在未來(lái)較長(zhǎng)時(shí)間里

7、， 8 位單片機(jī)仍是主流機(jī)型，許多廠家還 會(huì)不斷改進(jìn)與完善 8 位機(jī)，使 8 位機(jī)不斷保持活力。在滿足高速數(shù)字處理方面，32 位機(jī)會(huì)發(fā)揮重要作用。 16位機(jī)空間可能被 8 位機(jī) 32位機(jī)占用。 制造工藝全盤(pán)CMO化趨勢(shì)從制造工藝上看：全盤(pán) CMOS化趨勢(shì)是指在HCMOS基礎(chǔ)上的CMOS化。 RISC體系結(jié)構(gòu)的大發(fā)展從體系結(jié)構(gòu)上看：RISC體系結(jié)構(gòu)有利于提高計(jì)算機(jī)發(fā)展速度， 這種結(jié)構(gòu)將替代原來(lái) 的 CISC 結(jié)構(gòu)體系。 大力發(fā)展專用微型單片機(jī)從設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)看： 專用微型單片機(jī)是專門(mén)針對(duì)某一類產(chǎn)品系統(tǒng)要求而設(shè)計(jì)的， 具 有資源利用效率高的特點(diǎn)。 具有 FLASHROM 存儲(chǔ)器的單片機(jī)成為主流供應(yīng)

8、狀態(tài)從存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)看：?jiǎn)纹瑱C(jī)最早的產(chǎn)品只有內(nèi)部 RAM，沒(méi)有程序存儲(chǔ)器（ROM）， 后來(lái)發(fā)展具有一次燒寫(xiě)工能的 OTPROM，再后來(lái)發(fā)展具有紫外線擦除的 EPROM，現(xiàn)在 由于半導(dǎo)體制作工藝的進(jìn)步，具有 FLASHROM 的存儲(chǔ)器已得到廣泛的應(yīng)用。 ISP及基于ISP的開(kāi)發(fā)環(huán)境（看高級(jí)教程）從程序下載看： 隨著 FLASHROM 的發(fā)展， 推動(dòng)了在線系統(tǒng)可編程 ISP（IN SYSTEMPROGRAMMABLE ）技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)程序在線調(diào)試 單片機(jī)中的軟件嵌入從系統(tǒng)設(shè)計(jì)上看：目前單片機(jī)只提供程序空間，沒(méi)有任何駐機(jī)軟件，隨著單片機(jī)程序 空間的擴(kuò)大，會(huì)有許多空余空間，今后將在這些空余的空間

9、里嵌入一些工具軟件， 這些軟 件可大大提高產(chǎn)品開(kāi)發(fā)效率，提高單片機(jī)性能，如 89C51。 實(shí)現(xiàn)全面功耗管理從功耗上看：米用HCMOS工藝，在運(yùn)行方式上米用低功耗方式和雙時(shí)鐘技術(shù)。 推行串行擴(kuò)展總線從擴(kuò)展上看：?jiǎn)纹瑱C(jī)的串行口擴(kuò)展技術(shù)將是今后單片機(jī)對(duì)外擴(kuò)展的發(fā)展方向，串行通信將是單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送的主要途徑。 ASMIC技術(shù)的啟動(dòng)與發(fā)展從芯片的制造上看：專用單片機(jī)的巨大優(yōu)勢(shì)推動(dòng)了ASMIC技術(shù)的發(fā)展。ASMIC技術(shù)是以MCU為核心的專用集成電路，與傳統(tǒng)的 ASIC相比，具有較好的柔性特征。4、單片機(jī)的結(jié)構(gòu)單片機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1所示：圖1單片機(jī)的結(jié)構(gòu)5、單片機(jī)應(yīng)用 單片機(jī)在智能儀表上的應(yīng)用單片機(jī)廣泛在應(yīng)用于各種儀器儀表，如現(xiàn)在的車(chē)輛儀表，智能水表，智能電表等。 單片機(jī)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用機(jī)電一體化是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的方向，機(jī)電一體化產(chǎn)品是指集機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)于一體，具有智能化特征的機(jī)電產(chǎn)品。如現(xiàn)在的機(jī)器人，自動(dòng)加工的數(shù)控 機(jī)床等。 單片機(jī)在實(shí)時(shí)控制中的應(yīng)用單片機(jī)廣泛應(yīng)用在各種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中。如工業(yè)測(cè)控、航空航天、尖端武器等各種實(shí) 時(shí)控制系統(tǒng)中。 單片機(jī)在分布式多機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用在比較復(fù)雜的系統(tǒng)中，常采用分布式多機(jī)系統(tǒng)。多機(jī)系統(tǒng)一般由若干臺(tái)功能各異的單 片機(jī)組成，各自完成特定的任務(wù)，它們通過(guò)